Native Iron in Siberian Traps

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The results of study of intrusive traps with a large-scale occurrence of native iron allowed us to identify general patterns of their composition and origin. Intrusive bodies are weakly differentiated; they feature a similar structure and mineralogical, petrochemical and geochemical composition. Two associations of rock-forming minerals were found in all the studied bodies, i.e. early deep (pre-chamber) and intra-chamber. Native iron forms nodular segregation, with a subordinate amount of cohenite, troilite and magnetite-wustite. Natural reduced iron can concentrate many elements, such as Ni, Co, Au and PGE. Their content in metal increases by hundreds or even thousands of times compared to the hosting silicate part. The formation of native iron is based on the fluid-magmatic interaction between magma substance and reducing components of the fluid, primarily of methane-hydrogen composition. As a result, dispersion of a primarily homogeneous basalt liquid into silicate and metallic components occurs. In the process of transfer, finely dispersed phases of iron form droplet-liquid segregations with a monomolecular layer of gas on their surface that prevents enlargement of metallic droplets. In the hypabyssal chamber, magma degassing occurs, including degassing from metallic spherules. The processes of droplet fusion and formation of native phase segregations begin.

About the authors

M. D. Tomshin

Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: tmd@diamond.ysn.ru
Russia, Yakutsk

A. G. Kopylova

Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Email: lexy_v@rambler.ru
Russia, Yakutsk

A. E. Vasilyeva

Diamond and Precious Metal Geology Institute, Siberian Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: lexy_v@rambler.ru
Russia, Yakutsk

References

  1. Баженов И.К., Индукаев Ю.В., Яхно А.В. Самородное железо в габбро-долеритах р. Курейки (Красноярский край) // Зап. ВМО. 1959. Ч. 88. Вып. 2. С. 180–184.
  2. Буслаева Е.Ю., Новгородова М.И. Элементоорганические соединения в проблеме миграции рудного вещества. М.: Наука,1989. 150 с.
  3. Борисов А.А. Форма выделений металлического железа в экспериментальных стеклах: не верь глазам своим // Петрология. 2021. Т. 29. № 1. С. 104–109.
  4. Вегман Е.Ф., Жеребин Б.Н., Похвиснев А.Н., Юсфин Ю.С. Производство черных металлов и сплавов. М.: Академ-книга, 2004. 774 с.
  5. Виленский А.М. Петрология интрузивных траппов севера Сибирской платформы. М.: Наука, 1967. 269 с.
  6. Данилов М.А., Юшкин Н.П. Первая находка олигоценовой лавы с самородным железом на севере Русской платформы // Докл. АН СССР. 1979. Т. 249. № 6. С. 1430–1432.
  7. Золотухин В.В., Васильев Ю.Р. Особенности механизма формирования некоторых трапповых интрузий Сибирской платформы. М.: Наука, 1967. 232 с.
  8. Коржинский Д.С. Проблемы петрографии магматических пород, связанные со сквозь магматическими растворами и гранитизацией // Магматизм и связь с ними полезных ископаемых. М.: Изд-во АН СССР, 1955. С. 220–234.
  9. Кузнецов Ю.А., Изох Э.П. Геологические свидетельства интрателлурических потоков тепла и вещества как агентов метаморфизма и магмообразования // Проблемы петрологии и генетической минералогии. М.: Наука, 1969. Т. I. С. 7–20.
  10. Ларин В.Н. Гипотеза изначально гидридной Земли (новая глобальная концепция) М.: Недра, 1980. 216 с.
  11. Левашов В.К., Округин А.В. Оценка физических условий формирования сегрегаций самородного железа в базальтовом расплаве // Геохимия и минералогия базитов и ультрабазитов Сибирской платформы. Якутск. 1984. С. 54–62.
  12. Левашов В.К., Олейников Б.В. Земной клифтонит в ассоциации с самородным железом габбро-долеритов горы Озерная (Сибирская платформа) // Докл. АН СССР. 1984. Т. 278. № 3. С. 719–722.
  13. Левашов В.К., Томшин М.Д., Глушков В.М. Новое местонахождение самородного железа на Сибирской платформе // Самородное металлообразование в магматическом процессе. Якутск: ЯНЦ СОРАН, 1991. С. 4–9.
  14. Новгородова М.И. Самородные металлы в гидротермальных рудах. М.: Наука, 1983. 286 с.
  15. Округин А.В. Акцессорные минералы раннемагматического этапа эволюции вещества базитов Сибирской платформы. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Л. 1982. 17 с.
  16. Олейников Б.В., Копылова А.Г. Золото в металлической фазе земных базитов // Докл. АН СССР. 1995. Т. 345. № 5. С. 600–602.
  17. Олейников Б.В., Копылова А.Г. Новый генетический тип благороднометальной минерализации в трапповых интрузивах севера Сибирской платформы // Отечественная геология. 2000. № 5. С. 21–23.
  18. Олейников Б.В., Округин А.В. Ферритизация базитового расплава и ее петрологическое значение // Минералогия и геохимия ультраосновных и базитовых пород Якутии. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1981. С. 5–19.
  19. Олейников Б.В., Томшин М.Д. Глубинная дифференциация магмы платформенных базитов // Докл. АН СССР. 1976. Т. 231. № 1. С. 177–180.
  20. Олейников Б.В., Томшин М.Д., Округин А.В. Петрологические черты докамерной эволюции магмы платформенных базитов // Изв. АН СССР. Сер. геол. 1980. № 1. С. 52–71.
  21. Олейников Б.В., Округин А.В., Томшин М.Д., Левашов В.К. Самородное металлообразование в платформенных базитах // Самородные металлы в изверженных породах. Якутск, 1985. Ч. 1. С. 3–6.
  22. Олейников Б.В., Копылова А.Г., Коробейникова А.Ф., Колпакова Н.А. Платина и палладий в металлической фазе земных базитов // Докл. АН СССР. 1999. Т. 364. № 1. С. 107–109.
  23. Панков В.Ю. Особенности эволюции базальтовой магмы в восстановительных условиях // Самородное металлообразование в магматическом процессе: Сб. научных трудов. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1991. С. 48–61.
  24. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г., Аранович Л.Я. и др. Экспериментальное моделирование процесса образования самородных металлов в земной коре при взаимодействии водорода с базальтовыми расплавами // Геохимия. 2019. Т. 64. № 10. С. 1015–1025.
  25. Рябов В.В., Аношин Г.Н. Железо-платиновая минерализация в интрузивных траппах Сибирской платформы // Геология и геофизика. 1999. Т. 40. № 2. С. 162–174.
  26. Рябов В.В., Лапковский А.А. Уникальная полиминеральная ассоциация кобальт-никелевых и благородных фаз в габбро-долеритах траппового массива Джалтул (Сибирская платформа) // Докл. АН. 2010. Т. 434. № 4. С. 522–526.
  27. Рябов В.В., Павлов А.Л., Лопатин Г.Г. Самородное железо сибирских траппов. Новосибирск: Наука, 1985. 168 с.
  28. Самородное металлообразование в платформенных базитах // Под ред. Б.В. Олейникова, А.В. Округина, М.Д. Томшина и др. Якутск: ЯНЦ СО РАН, 1985. 188 с.
  29. Сигунов П.Н. Хунктукунская дифференцированная никеленосная интрузия // Ученые записки НИИГА. Региональная геология. Л. 1969. Вып. 16. С. 53–61.
  30. Старицкий Ю.Г. Самородное железо и медь с реки Курейки // Зап. ВМО. 1965. Т. 94. Вып. 5. С. 580–582.
  31. Томшин М.Д. Петрологические черты анортозитовой тенденции дифференциации платформенных базитов. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Томск, 1983. 16 с.
  32. Томшин М.Д., Салихов Р.Ф., Матушкин А.И. и др. Самородное железо в долеритах Айхальского силла (первая находка в Якутии) // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2019. Т. 24. № 9. С. 50–63.
  33. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. М.: Химия, 1982. 400 с.
  34. Шуколюков Ю.А., Верховский А.Б., Друбецкой Е.Р. и др. Поиски изотопных признаков мантийного происхождения вещества самородных металлов в трапповых породах // Геохимия. 1981. № 10. С. 1442–1452.
  35. Bird J.M., Weathers M.S. Native iron occurrences of Disko Island. Greenland // J. Geol. 1977. V. 85. P. 359–371.
  36. Goodrich C.A., Bird J.M. Formation of iron-carbon alloys in basaltic magma at Uivfaq, Disko Island: the role of carbon in mafic magmas // J. Geol. 1985. V. 934. P. 75–492.
  37. Howarth G.H., Day J.M.D., Pernet-Fisher J.F. et al. Precious metal enrichment at low-redox in terrestrial native Fe-bearing basalts investigated using laser-ablation ICP-MS // Geochim. Cosmochim. Acta. 2017. V. 203. P. 343–363.
  38. Huang Jin-Xiang, Xiong Qing, Gain Sarah E.M. et al. Immiscible metallic melts in the deep Earth: clues from moissanite (SiC) in volcanic rocks // Sci. Bull. 2020. № 65. P. 1479–1498.
  39. Iacono-Marziano G., Gaillard F., Scaillet B. et al. Extremely reducing conditions reached during basaltic intrusion in organic matter-bearing sediments // Earth Planet. Sci. Lett. 2012. P. 319–326.
  40. Kamenetsky V.S., Charlier B., Zhitova L. et al. Magma chamber–scale liquid immiscibil-ity in the Siberian Traps represented by melt pools in native iron // Geology. 2013. V. 41. № 10. P. 1091–1094.
  41. Kopylova A.G., Vasilyeva A.E. The new discovery of native iron in traps of the Siberia. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Prague: IOP Publishing, 2020. V. 609. https://doi.org/10.1088/1755-1315/609/1/012074
  42. Mann U., Frost D.J., Rubie D.C. et al. Partitioning of Ru, Rh, Pd, Re, Ir and Pt between liquid metal and silicate at high pressures and high temperatures-Implications for the origin of highly siderophile element concentrations in the Earth’s mantle // Geochim. Cosmochim. Acta. 2012. V. 84. P. 593–613.
  43. Melson W.G., Switzer C. Plagioclase-spinel-graphite xenoliths in metallic iron-bearing basalts, Disko Island, Greenland // Amer. Mineral. 1966. V. 51. № 5–6. P. 664–676.
  44. Nordenskiöld A.E. Redogörelse för en Ekspedition till Grönland aar 1870. Őfvers. K. Vetensk. Akad. Förh. 1870. V. 27. P. 973–1082.
  45. Pedersen A.K. Basaltic glass with high-temperature equilibrated immiscible sulphide bodies with native iron from Disko, Central West Greenland // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. V. 69 № 4. P. 397–407.
  46. Ramdohr P. Neue Beobachtugen am Bühleisen. Sittr. – Ber. Berliner Akad. Wiss., Math-nat. Kl. 1952. № 5. S. 9–24.
  47. Ryabov V.V., Lapkovsky A.A. Native iron (-platinum) ores from the Siberian Platform trap intrusions // Aust. J. Earth Sci. 2010. V. 57. № 6. P. 707–736.
  48. Sun S.S., McDonough W.F. Chemical and isotopic systema-tics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes // Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Magmatism in ocean basins. Geol. Soc. London. Spec. Publ. 1989. № 42. P. 313–345.
  49. Törnebohm A.E. Ueber die Eisenführenden Gesteine von Ovifak und Assuk in Grønland: Bihang. Kongl. Svtnska Vet. Akad. Yandl. 1878. V. 5. № 10.
  50. Ulff-Møller F. Native iron bearing intrusions of the Hammer Dal Complex, north-west Disko. – Rapp. Grø nlands geol. Unders., 1977. V. 81. P. 15–33.
  51. Ulff-Møller F. Formation of native iron in sediment-contaminated magma: I. A case study of the Hanekammen Complex on Disko Island, West Greenland // Geochim. Cosmochim. Acta. 1989. V. 54. P. 57–70.
  52. Vaasjoki O. On basalt rocks with native iron in Disko, West Greenland // Bull. Commiss. Geol. Finlande. 1965. № 218. P. 85–97.

Supplementary files


Copyright (c) 2023 М.Д. Томшин, А.Г. Копылова, А.Е. Васильева

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».